专利名称：使用过载热敏电阻和从该热敏电阻伸出的导电体检测贮存器中油墨的设备和方法
技术领域：
下面描述的设备和方法涉及检测打印机中剩余的油墨水平，更具体地涉及使用热敏电阻以检测打印头贮存器中的油墨水平。
背景技术：
喷墨打印机，包括相变或固体油墨打印机，可包括打印头，其具有与更大的主油墨贮存器流体连接的较小的油墨贮存器。每个主油墨贮存器容纳一定量的液体油墨。该打印机包含将该主贮存器的部分油墨提供到该打印头贮存器的电路。两部分贮存器系统减少了打印头的质量，由此降低能耗并增加打印速度。另外，采用固体油墨的系统还有其他的好处，因为打印头上的小油墨贮存器避免了对于每个答应任务必须对该主贮存器中固体油墨的整体供应持续施加名义上的热控制。然而，两部分贮存器系统需要打印机密切监测该打印头贮存器内的油墨数量，因为如果打印头在成像过程中完全吸干贮存器，则不能正确形成所需的图像。这个监测还要求单个贮存器系统，其中出于热效率考虑，该贮存器容量较存在多种不同的方法来监测打印头贮存器中的油墨供应源。一种方法计算该打印头喷嘴喷出的油墨滴的数量。油墨滴计算方法对于理论上的油墨容积追踪非常好用，并且向打印机电子控制器提供连续的各种不同的油墨水平信号；然而，该系统不能提供该打印头中油墨实际水平的实时监测，并且会在重复打印过程中变得越来越不准确。另一种方法采用一对浸在打印头贮存器内的电极。电路监测油墨的电阻，并且随着该油墨水平变化，测得的电极之间的电阻也变化。油墨电阻监测也只是在打印机采用具有恒定并可测量电导率的油墨时很好地发挥其作用。对于贮存器容积的最理想的控制难处在于无法准确的确定贮存器中的油墨容量以及不能精确地量化打印和油墨补充过程中的油墨容积变化。在打印和补充的同时很难实现识别油墨容积变化。所以，油墨水平感应领域需要进一步发展。
发明内容
一种系统可在打印机中实施，其通过监测由热敏电阻发散出的功率而检测打印头贮存器中的油墨，该热敏电阻具有从该热敏电阻伸出的导电体，并且将该热敏电阻设在该打印头贮存器内。油墨水平检测系统可采用该方法以便于检测打印头贮存器中的油墨水平。该油墨水平检测系统包括设在打印机的油墨贮存器内的带有导电体的热敏电阻，该导电体在该油墨贮存器热暴露以使得该导电体能够将热量发散在该油墨贮存器中，开关构造为响应该开关所接收到的控制信号将电压通过该热暴露的导电体耦合到该热敏电阻，比较仪的一个输入连接到跨该热敏电阻的电压而另一输入连接到门限电压，该比较仪生成该开关所接收到的该控制信号，以及数字控制器连接到该比较仪并且构造为测量对应在预定时段内从该热敏电阻和该热暴露的导电体散发的热量的参数，并且将该测得参数与对应该油墨贮存器中油墨水平的预定的值相关联，从而连续检测沿该热暴露的导电体和该热敏电阻的长度的油墨水平的位置。一种热敏电阻探针已开发出来，从而能够从空到满连续监测导热流体水平。该热敏电阻探针包括探针体、从该探针体伸出的导电体和与该导电体电气连接的热敏电阻，该导电体在该探针体外部以使得该热敏电阻和该导电体能将热量散入贮存器，该导电体和热敏电阻的至少一部分设在该贮存器中。
图1描绘热敏电阻探针的立体图。图2描绘打印头具有四个油墨贮存器，每个具有图1的热敏电阻探针。图3描绘热敏电阻探针的可选实施方式。图4描绘检测油墨贮存器中油墨水平的电路的示意图。图5描绘生成门限电压的电路的示意图。图6描绘说明电路实现油墨水平检测系统如何将热敏电阻加热到门限温度的流程图。图7描绘说明连续沿导电体和热敏电阻长度的检测油墨贮存器中的油墨水平的方法的流程图。
具体实施例方式正如在这个文档中所使用的，热敏电阻指的陶瓷、聚合物或其他具有正或负温度系数的材料。这种材料的电阻随着材料温度的变化而变化。如果该热敏电阻具有负温度系数，该热敏电阻材料的电阻随着该材料温度增加而降低。或者，当这种热敏电阻的温度降低，该材料的电阻增加。电阻/温度反比关系对于具有正温度系数的材料是真实的。热敏电阻通常封在导热材料内，如玻璃等，并且通过导电体连接到电流或电压源。通常，该导电体构造成一对从该热敏电阻伸出的导电引线以使得该热敏电阻能够电耦或连接到电路。在下面描述的系统中，从该热敏电阻伸出的导电体热暴露于该油墨贮存器容纳油墨的容积。 当该导电体在熔化油墨内时，该导电体就作为有效将该热敏电阻与熔化油墨的热下沉属性热耦合的传导者。该导电体和热体的这热耦合影响该热敏电阻的热损失。由此，电能消耗或散失定义为称作向该热敏电阻提供一定量电能的过程，这些电能转化成热能，然后通过流体散热器散发掉一定量的热能，其效果根据该热敏电阻和导电体单元的工质浸没的程度或高度而变化。因此，该热敏电阻消耗的电能的测量受到该导电体上熔化油墨的水平影响。 消耗的电能的变化(甚至那些响应油墨水平该导电体的不同位置波动而单独发生的变化) 足以标示该贮存器中油墨水平变化量。因此，该下面描述的系统标示油墨水平的范围，可以识别为对应从空水平到满水平的范围。如图1所示，热敏电阻探针22包括探针体对、热敏电阻90、导电体94、安装法兰 54和102以及多个电极46。该安装法兰M和102用来将该探针固定于打印头38 (图2)， 从而该探针体M夹持该热敏电阻90的部分延伸进该油墨贮存器58 (图2)，并且容纳提供气密密封的0形环(未示)。该探针体M开口以暴露热敏电阻珠90和从该热敏电阻90伸出的导电体94。该导电体94可以描述为一对电引线，出于下面解释的原因，其彼此分开。 该引线的每一个与该电极46之一电气连接，以提供从一个电极开始、经过该导电体94的引线之一、热敏电阻90、该导电体94的另一引线、通过另一电极输出的连续电路路径。该探针体M由能够在温度超出该打印头38运行温度(其可能超过115°C )的情况下保持刚性的材料制成。合适的材料包括(但不限于)聚亚酰胺。该探针体(如所示)还可包括开口， 其至少部分被某个构件围绕以降低该热敏电阻和/或该导电体在处理过程中弯折或受到其他损伤的可能性，如在安装期间。尽管在附图中该构件示为大体上0形，但是该构件可以是C形或其它别的适于保护该热敏电阻和暴露的导电体的构造。图2说明固体油墨打印头38的垂直剖视图，其设计成打印全彩色图像。该打印头 38包括多个油墨贮存器58，每个贮存器具有油墨贮存器开口 42，热敏电阻探针22安装在该贮存器中。每个贮存器58通过填充管(未示)连接到主贮存器(未示)。基准热敏电阻 (未示)固定在每个油墨贮存器附近以将该油墨贮存器环境温度的标示提供给控制器。该基准热敏电阻被用来阻止周围空气影响该基准热敏电阻获得的温度读数的结构所包围。每个开口 42构造为啮合探针22的底部。该电极46使得一个或多个电路板(其上安装多个油墨水平监测部件)能够电器耦接至该探针22中的热敏电阻。该打印头38还包括加热元件(未示)，其将该打印头38的温度保持在相对恒定的运行温度。该运行温度超出熔化每个贮存器58包含的固体油墨所需要的温度。在图2所示的实施方式中，“满”水平对应该贮存器中的油墨水平的上表面接近该导电体94从该探针体M伸出的位置。“空”水平是当该热敏电阻珠90不在接触贮存器58 中熔化油墨时感应到。“低”状态可定义为在这个水平上方任何合理的位置。因此，该热敏电阻珠90和该暴露的引线94的一部分有时浸入油墨，其他时候会被油墨上表面之上的空气腔所包围。该导电体94的长度提供满与空之间的范围，在这个范围中可以如下所述方式感应和监测油墨水平。在一个实施方式中，该导电体94的长度是大约8mm，但是也可以使用其他长度，取决于使用的热敏电阻和导电体的类型，以及使该热敏电阻所达到的温度偏移。热敏电阻探针的可选实施方式22’在图3中示出。该实施方式包括热敏电阻体对’、安装法兰34、多个电极46、导电体94’和热敏电阻90。该导电体94’相对热敏电阻90 轴向布置。导电体94’的一段电气连接到一个电极46，而导电体94’的另一端电气连接到另一电极46。在这个构造中，在该热敏电阻体M’的U形开口中的该导电体94’和该热敏电阻90的长度提供一个长度，在这个长度上，可以参照该热敏电阻90消耗的电能确定油墨水平。这个构造允许每个导电体94’单独用于感应油墨水平的范围，因此沿连续的功能长度延伸。该探针体对、24’应当由在打印头38的运行温度下不会变得过于可塑的材料制造。合适的探针体材料包括(但不限于)聚砜。如图1所示，该探针22可具有被该探针体 24 一部分围绕的卡口，或者如图3所示，该探针可具有U形开口，但是探针22也可以具有其他构造。该热敏电阻90包括玻璃珠或其他导热封装材料材料。如上面指出的，该热敏电阻 90包括陶瓷、聚合物或其他电阻根据温度变化而变化的材料。该导电体94从该热敏电阻 90伸出以将该热敏电阻90连接到该电极46，该电极将该热敏电阻90电气耦接到该油墨水平电路150(图4中示出)。相变油墨打印机中，该导电体94可涂覆有非粘性聚合物薄层， 如聚四氟乙烯(通常称作PTFE，并且以Teflon 进行商业销售)。该涂层帮助防止贮存器内的液体油墨腐蚀引线。另外，PTFE的非粘性属性帮助将保持引线不会被油墨吸附并降低油墨对引线的粘附。如下面所解释的，这些属性有助确保在该热敏电阻和导电体浸入液体油墨时获得的液体水平的精确性。在这里描述的实施方式中，该热敏电阻90内的材料具有负温度系数。所以，当该热敏电阻34的温度增加，该珠90内的材料的电阻降低。或者，当该热敏电阻34的温度降低，该珠90内的材料的电阻增加。尽管下面描述的方法和系统采用具有负温度系数的热敏电阻，但是该系统和方法还可构造为使用具有正温度系数的热敏电阻。该热敏电阻伸出的该热敏电阻90和该导电体94暴露于该贮存器58内的油墨。 因此，该探针22的方位确定该油墨贮存器58内的热敏电阻90的位置。如图2所示，该探针22可垂直设在该油墨贮存器58内，从而该探针22的长度确定热敏电阻90在该贮存器 58内的位置。当油墨的上表面落到热敏电阻90下方，则该油墨水平检测系统标示油墨空水平。因此，该导电体94的长度构造为将该热敏电阻90设在该贮存器中、该油墨水平近似标示该贮存器中油墨水平状态适当范围的一端的位置。该导电体94和探针体24的长度将该热敏电阻设在使得该贮存器58到达称作空的状态之前发出低油墨状态信号的位置，以便给油墨输送系统足够的时间来在油墨彻底吸干或到达无法再降低的水平之前补充该贮存器58。如下面所讨论的，该导电体延伸可监测的油墨水平的范围。也就是说，导电体的导热属性影响热敏电阻中的热损失以及与热敏电阻电能消耗有关的参数的测量。电子应用中导电体通常的截面积在大多数油墨水平监测应用中足以提供这个功能，但是对于给定的应用该油墨水平监测系统的性能可以更细的调节。精细调节可通过采用不同的截面形状， 甚至改变该导电体全部或暴露于该浸没范围部分的尺寸、质量或形状而进行。并且，该导电体材料和该材料导热属性，以及可使用的涂层材料和涂层材料的导热属性可用于精细调节该油墨水平监测系统。在这里描述的一个实施方式中，该导电体由铁镍合金制成，但是也可使用其他金属或合金，并且涂覆PTFE，也可以是其他适合涂覆的材料。并且，可在油墨贮存器中使用其他探针方位，或在油墨贮存器中采用多于一个探针。例如，可安装一个探针以从该贮存器上的上端延伸进该贮存器，并且安装另一个探针从该贮存器的下端延伸进该贮存器。这个构造使得可在贮存器的满和空端进行增量水平监测。并且，探针可串联布置以延伸油墨水平监测的范围。也就是，可安装两个探针到贮存器的上端，而一个探针具有较长的固体探针体，其将该暴露的导电体94和热敏电阻90设在该较短的探针的暴露的导电体和热敏电阻下方。图4示出使用上述热敏电阻探针22检测打印头贮存器58中油墨水平的电路150。 该电路150包括开放-集电极比较仪154，其第一输入连接到可编程门限电压水平Vttoesh。 该比较仪154的第二输入连接到节点160，其与第一电阻164、电容器168、PNP双极结晶体管172的集电极和具有负温度系数的热敏电阻34(其可通过上述探针中的热敏电阻90实现)共享一个连接点。该电容器168和该热敏电阻34还电接地。类似地，该比较仪154的开放集电极输出连接到节点184，其与第二电阻188、数字控制器192的输入/输出引线和 NPN双极结晶体管196的基极共享连接点。该第二电阻188连接到控制电压，作为正逻辑电源电压200。该NPN晶体管196的发射极连接到第三电阻204，其接地。该NPN晶体管196 的集电极连接到节点208，其与第四电阻212和该PNP晶体管172的基极共享连接点。该 PNP晶体管172的发射极连接到第五电阻216。该第五电阻216连接到节点220，其与该第一电阻164、该第四电阻212和正电源电压224(例如，12伏特)共享连接点。进而，该第五电阻216与电阻164的阻值相比有较低的阻值。电路150的油墨水平热敏电阻34用在“自加热”构造中。当然，该热敏电阻34实际不加热其本身；而是，从电源电压224引出的加热电源通过电阻216相对低的阻值、晶体管172并且通过该热敏电阻34的阻值加热该热敏电阻34。具体地，在节点2M施加12伏电压并且电阻216的阻值100欧姆产生大约11伏特的跨热敏电阻34加热电压。一旦热敏电阻34到达稳态门限温度，11伏特的加热电压可产生7. 5毫安通过图4描述的电路中的热敏电阻34的电流。因此，与该热敏电阻34位于的贮存器的基准热敏电阻不同，油墨水平热敏电阻34的温度通常会变得大于周围环境的温度。具体地，该油墨水平热敏电阻34自加热到门限温度，其等于预定的温度差加上该打印头贮存器38的运行温度。一个实施方式中，采用32°C的温差，尽管别的温差也可以足以运转良好。通过对应的门限电压Vthresh控制该门限温度。图5示出用于生成该可编程门限电压Vthresh的电路250。基准热敏电阻30 —侧接地，而另一侧连接到负载电阻或电流源观。模数转换器(ADC) 32的输入连接到该热敏电阻30，而其输出连接到该数字控制器192的输入引线，该控制器可意识微处理器或复杂的可编程逻辑装置。该数字控制器192的输出连接到第一电阻258。该第一电阻258连接到节点沈2，其与第二电阻266和NPN双极结晶体管270的基极共享连接点。该第二电阻266 和该晶体管270的发射极接地。该晶体管270的集电极连接到第三电阻278。该第三电阻 278连接到节点观2，其与第四电阻286和电容器290共享连接点。该第四电阻286连接到该正电源电压224(可以是+12伏特)，而该电容器290接地。该门限电压Vthresh是在节点 282产生的电压。图5的电路250实现生成该门限电压Vttoesh的方法。如上面所提到的，该门限电压Vthresh是表示打印头38的温度加上预定的温度差的电压水平。当确定该门限电压Vttoesh, 该数字控制器192监测跨基准热敏电阻30的阻值的压降。然后，该数字控制器192将监测到的压降转换为贮存器温度，并将该预定的温差加到转换得到的贮存器温度以达到门限温度。接着，该数字控制器192将该门限温度转化为对应的门限电压Vth_h。最后，该数字控制器192生成脉冲宽度调节(“PWM”)电压信号，将该信号施加到晶体管270的基极。通过改变PWM信号的占空比，该数字控制器192控制通过晶体管270的电流。通过晶体管270 的电流产生跨电阻278和观6的压降。该门限电压Vthresh等于跨电阻278和晶体管270的压降，这可在节点观2由该PWM信号得到。电容器290从门限电压Vthresh过滤该PWM信号生成的开关噪声，从而该电压几乎恒定。当激活打印机，该数字控制器192连续监测打印头 38的温度，并更新PWM信号的占空比以保持精确的门限电压VthMsh。如下面所解释的，将该门限电压Vthresh与该热敏电阻34电压对比以确定热敏电阻34达到该门限温度的时间。图6的流程图说明该油墨水平电路150将热敏电阻34及其引线“自加热”到门限温度的方法600。首先，该数字控制器192生成该门限电压Vthresh并将该电压施加到该比较仪154的负输入(框604)。因为该贮存器38的油墨与油墨水平热敏电阻34初始在相同的温度，所以该热敏电阻34的压降远大于门限电压Vttoesh。因此，开始，该比较仪154的正输入连接到比该负输入更大的电压。所以，该比较仪IM的开口集电极输出进入高阻抗关闭状态，允许电阻188将节点184的电压水平提高到正逻辑供电电压200，其可以是+3. 3伏特。 节点184的电压正向偏置该NPN晶体管196的基极-发射极结，并且使得电流从源电压2M经过电阻212、NPN晶体管196和电阻204而至接地。节点184的电压(其通过该正逻辑供电电压200确定)小于源电压224以确保NPN晶体管196基极-集电极结反向偏置。NPN 晶体管196和电阻204在节点208产生压降，其小于该源电压224。节点220和节点208之间的电压差导致导致该PNP晶体管172的基极-发射极结正向偏置。在正常运行中，PNP晶体管172在偏置存在且电阻216相对低值(100欧姆)时饱和，从而使得节点160(其是该热敏电阻电压)几乎偏置到该供电电压224。跨电阻212的有限的压降(例如，2. 5伏特) 结合电阻216防止在热敏电阻34的短路失效事故中出现破坏性的电流。所以，电阻216和 PNP晶体管172将电压耦合到适于自加热热敏电阻34及其引线的该热敏电阻34 (框608)， 同时限制热敏电阻失效时的电流。在预定的周期性时间间隔(框610)，该数字控制器192通过将节点184瞬时接地而打断热敏电阻34及其引线的自加热，由此关闭晶体管196和172(框612)。当晶体管 172关闭，该热敏电阻34不再通过低阻抗电阻216连接到加热电压。而是，只有低测量电流通过相对高阻抗电阻164并通过该热敏电阻34 (框612)。具体地，电阻164可具有2. 49K 欧姆的阻值，其在一旦热敏电阻34到达稳态门限温度时在图4的电路中产生3毫安电流。 该测量电流使得跨热敏电阻34的压降适于与门限电压Vthresh比较，因此该电流这里命名为 “测量电流”。如果该热敏电阻34电压保持在门限电压Vthresh之上，在该测量电流水平，那么该比较仪154的输出保持在高阻抗关闭状态，而该数字控制器192瞬时将节点184接地，因为热敏电阻34的电压水平标示热敏电阻34及其引线的温度低于门限温度。因此，在该数字控制器192完成将节点184瞬时接地之后，该节点184快速回到正逻辑供电电压200的水平，使得晶体管196和172再接通，由此利用自加热电压加热热敏电阻34(框616)。然而，如果该数字控制器192将节点184瞬时接地之后，跨热敏电阻34的压降低于门限电压 Vttoesh，表示该热敏电阻；34的温度超过该门限温度，则该比较仪IM的输出进入低阻抗接通状态，而该数字控制器192将节点184瞬时接地。此外，即使在该数字控制器192完成将节点184瞬时接地，该节点184仍通过比较仪IM的低阻抗输出保持接地，直到跨该热敏电阻 34的压降超过门限电压Vttoesh，表示该热敏电阻34已经冷却到门限温度(框616)。当跨该热敏电阻34的压降等于Vttoesh，则比较仪IM的输出进入高阻抗接通状态，其再次将“自加热”电压耦合到该热敏电阻34来加热该热敏电阻34及其引线。关于门限电压Vthresh的加热和冷却该热敏电阻34及其引线的过程可以无限重复。 具体地，该电路150使得油墨水平热敏电阻34的温度在门限温度上下大约振荡0. 02°C的范围内波动。当然，这个范围可根据具体实施方式
而变化。当该热敏电阻34的温度稳定在门限温度，则该油墨水平检测系统可以执行油墨水平测量。该油墨水平检测系统通过计算功率传送到该热敏电阻34的时间长度而确定油墨上表面沿该导电体94和该热敏电阻34的长度的位置。大多数油墨的导热系数大于空气。 因此，在该热敏电阻与电源断开的期间该热敏电阻34中发生的热损失和温度下降与导电体94和该热敏电阻34浸在油墨贮存器内熔化油墨中的长度有关。如果热损失和温度下降较小，则该热敏电阻34和导电体94暴露于空气的部分多余熔化的油墨，因为熔化的油墨会作为更有效的散热器并且比空气从热敏电阻吸取更多热量。通过计算使该热敏电阻回到该门限温度的时间量，该控制器能够确定该油墨水平接触该导电体/热敏电阻组合的位置。 具体地，通过将比较仪154的输出状态接地第一预定时间以由此使得该热敏电阻34冷却，从而该油墨水平检测系统确定油墨在从该热敏电阻伸出的导电体和该热敏电阻34上的水平。一旦该热敏电阻34和从该热敏电阻伸出的导电体冷却，该电路150再次加热该热敏电阻34以使该热敏电阻的温度回到门限温度。该数字控制器192在加热该热敏电阻34的固定的测量循环内将该加热时段计算为时间长度。该固定的测量循环的长度是第一和第二预定的时间的和。该加热时段的计算长度对应将该热敏电阻34和从该热敏电阻伸出的导电体保持在该门限温度需要的功率。该油墨水平电路150将该加热时段与一系列利用经验确定存储的值对比。这些值对应油墨水平沿该导电体和热敏电阻的长度、在“满”和“低”或 “空”水平之间的增加。如果该加热时段对应“满”状态，就不再进行任何动作。如果该加热时段对应沿该导电体和热敏电阻的长度的油墨水平，该油墨水平电路150将表示油墨水平的信号发送到该打印机控制器。该打印机控制器然后能够控制从该主油墨贮存器传送到打印头贮存器58的油墨量。该电路150使得打印机控制器能够在油墨达到满水平时降低补充油墨的流量，或该打印机控制器可参照打印头执行的打印任务调节补充油墨的流量。该电路150提供的油墨水平感应范围相比满/低指示系统所提供的控制极大地增强了该打印机控制器可以进行的控制。在满状态，该油墨水平覆盖大部分(如果不是全部)暴露的、从该热敏电阻伸出的导电体94。随着该油墨水平下降，引线暴露于空气腔的部分比引线仍然浸在油墨中的部分冷却更慢。因此，随着该油墨水平下降并且更多的引线暴露于空气腔，将该热敏电阻及其引线加热到该门限温度的加热时段减少更多。该加热时段的变化在该油墨水平处于该热敏电阻珠的末端到该油墨水平处于满状态的加热时段的范围上近似为线性。不管线性，该油墨水平的位置可参照该加热时段长度相比已知测试结果而确定。因为引线吸收热量的速率与其散发热量的速率不同，所以当检测到油墨水平方向变化时，电路的门限温度会变化。例如，如果该加热时段在一段时间的稳定或减少后继续减少，那么该控制器可确定该油墨水平达到顶点并开始下降。然后该门限可变为反映随着油墨持续下降该引线的热量吸收。当加热时段开始增加，该控制器确定该油墨水平开始增加，并该控制器调整该门限以反映该引线散发进油墨的散热。散热和吸热的速率可利用经验确定。图7的流程图说明图4的电路150检测打印头贮存器58中油墨水平的方法700。 定期开始测量循环，该期称作测量时段，乃该第一和该第二预定时段之和。在一个实施方式中，该测量时段可以是2毫秒；然而，该测量时段的长度取决于该电路150部件和打印机设计。在两毫秒测量时段的实施方式中，该第一预定时段是16微秒而该第二预定时段是 1. 984毫秒。该测量时段表示该数字控制器192可成功的执行油墨水平测量的固定时间框。 (加热时段)乘以例如200个连续测量时段的结果可以一起平均以降低油墨水平测量噪声。为了开始该测量循环，该数字控制器192将节点184接地持续第一预定时段，这个时段开始也标志该测量时段开始。当节点184接地，晶体管196和172进入截止模式，阻止电流流过电阻216和PNP晶体管172。因此该自加热电压与该热敏电阻34断开，使得该热敏电阻及其引线冷却(框704)。因此，只有低测量电流流过该热敏电阻34。在该数字控制器192接地节点184的同一时钟循环，该控制器开始计算该第一预定时段和该测量时段 (框708，712)。在一个实施方式中，该第一预定时段近似为16微秒；然而，也可以采用其他的第一预定时段，取决于热敏电阻34的类型、电源电压224的幅度、该贮存器58的大小、该贮存器58内热敏电阻34的位置以及该贮存器58内的油墨类型。
该第一预定时段借助，该数字控制器192断开节点184接地(框716)并开始计算该第二预定时段。如果该第一预定时段给该热敏电阻34电压足够的时间来超出该门限电压Vttoesh，该比较仪巧4输出近乎在该数字控制器192断开节点184接地的同时进入高阻抗断开状态，由此允许该逻辑供电电压200接通晶体管196和使晶体管172饱和(框720)。当晶体管172饱和，施加在节点160以自加热热敏电阻34的电压使得其阻值降低(框728)。 该比较仪巧4 一进入该高阻抗断开状态，该数字控制器192就开始计算时段，该时段称作该加热时段，如下面所解释的(框732)。然而，如果该第一预定时段没有提供足够的时间以允许该热敏电阻34电压超出该门限电压Vthresh，该比较仪IM输出在该第一预定时段到期后保持低阻抗接通状态，其使得该晶体管196和172保持截止(框720)。当然，当该晶体管196、172截止，只有该测量电流通过该热敏电阻34，由此提供给该热敏电阻34及其引线额外的时间来冷却(框724)。 随着该热敏电阻34继续冷却，跨该热敏电阻34的压降继续升高。当该热敏电阻34电压达到该门限电压Vttoesh,比较仪IM进入该高阻抗断开状态，其导致该热敏电阻34再开始自加热(框720，728)。该比较仪IM —进入断开状态，该数字控制器192就开始计算该加热时段(框732)。该油墨水平检测系统使得该加热时段能够用来确定将该热敏电阻34加热到该门限温度所需的功率。该加热时段的开始可在两种情况下引起。第一，该加热时段可在该第一预定时段结束后立即开始，如果该热敏电阻34电压在该第一预定时段期间超过该门限电压VthMsh。导致“漫长”加热时段通常表示该导电体94和该热敏电阻的一部分浸在油墨中。具体地，当该热敏电阻和从该热敏电阻伸出的导电体浸在油墨中时，需要更多的功率来将该热敏电阻保持在该门限温度，因为油墨具有与空气不同的、通常较大的导热系数。需要更多的功率导致更长的加热时段。第二，该加热时段可以在第一预定时段结束一段时间后、 该热敏电阻电压到达该门限电压Vthresh时开始。导致“较短”功率需求时段通常表示该导电体94和该热敏电阻的一部分暴露于该油墨水平上方的空气；所以，需要较少的功率来将该热敏电阻34保持在该门限温度。为了继续图7中过程的讨论，该数字控制器192将该加热时段与存储器中存储的值相关联以识别沿该导电体和该热敏电阻长度的油墨水平(框744)。例如，该控制器可使用该测得参数作为索引来查找表以识别油墨水平。该表索引值在该表中与满和低油墨水平以及满和低油墨水平之间的增量水平位置相关联。或者，曲线拟合技术可与利用经验获得的测试数据一起使用，该数据将加热时段值与油墨水平相关联。然后由曲线拟合技术体现的等式可利用编程指令在该数字控制器192实现以识别该导电体和热敏电阻长度的位置并且将这个位置与油墨水平相关联。然后将该加热时段值检测到的对应的油墨水平提供到该打印机控制器(框748)。该打印机控制器然后使用感应到的油墨水平来调节对该贮存器的油墨补充，如果需要的话。在另一实施方式中，该数字控制器192记录预定的加热时段数量，并且对该加热时段去平均，然后将平均加热时段与存储的值对比。
权利要求
1.一种用于打印机的油墨水平检测系统，包括热敏电阻，与导电体一起设在打印机的油墨贮存器内，该导电体在该油墨贮存器内热暴露以使得该导电体能够将热量散入该油墨贮存器；开关，构造为响应在该开关处收到的控制信号将电压通过该热暴露的导电体耦合到该热敏电阻；比较仪，其一个输入连接到跨该热敏电阻的电压而另一输入连接到门限电压，该比较仪产生该开关所接收的该控制信号；以及数字控制器，连接到该比较仪并且构造为测量与预定的时段内从该热敏电阻和该热暴露的导电体散发的热量对应的参数，并且构造为将该测得参数与对应该油墨贮存器中油墨水平的预定值相关联，以沿该热暴露的导电体和该热敏电阻的长度连续监测油墨水平的位置。
2.根据权利要求1所述的油墨水平检测系统，该数字控制器进一步构造为将该控制信号电接地，并关闭该开关持续第一预定时段，在该第一预定时段终了之后，测量加热时段， 该时段响应跨该热敏电阻的电压超过该门限电压开始并且在第二预定时段终了时结束，该第二预定时段响应该第一预定时段终了而开始，该加热时段是对应从该热敏电阻和该热暴露导电体散发的热量的测得参数。
3.根据权利要求1所述的油墨水平检测系统，其中该测得参数是测得的时段，在该时段期间，电压由开关经过该热暴露的导电体连接到该热敏电阻。
4.根据权利要求1所述的油墨水平检测系统，进一步包括第二热敏电阻，连接到该油墨贮存器以使得该第二热敏电阻能够检测该油墨贮存器的运行温度；以及该数字控制器连接到该第二热敏电阻，并且进一步构造为参照由该第二热敏电阻得到的运行温度生成该门限电压。
全文摘要
一种检测打印头贮存器中油墨水平的方法，通过监测带有导电体的设在该打印头贮存器内的热敏电阻导致的功率下降来检测。该方法包括散发设在油墨贮存器内的热敏电阻中的热量，该热敏电阻具有从该热敏电阻延伸出的导电体，该导电体的长度延伸至少穿过该油墨贮存器的一部分，通过该导电体将电功率提供至该热敏电阻以将该热敏电阻保持在预定的温度，其比该油墨贮存器的温度高出固定的差值，测量对应从该热敏电阻散发的热量以及穿过该油墨贮存器该部分的该导电体长度的参数，以及将该测得参数与对应该油墨贮存器中油墨水平的预定值相关联以连续监测该贮存器中油墨水平沿该导电体长度和该热敏电阻位置。
文档编号B41J2/175GK102205726SQ2011100659
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月7日 优先权日2010年3月9日
发明者玛丽·E·奥托姆, 米尔扎·沙巴诺维奇 申请人:施乐公司